JP5696643B2

JP5696643B2 - Strain measuring device, linear expansion coefficient measuring method, and thermoviewer correction coefficient measuring method

Info

Publication number: JP5696643B2
Application number: JP2011234901A
Authority: JP
Inventors: 治前田; 聡大矢
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-10-26
Filing date: 2011-10-26
Publication date: 2015-04-08
Anticipated expiration: 2031-10-26
Also published as: JP2013092448A; US20130107004A1; US9410798B2

Description

本発明は、測定対象物の熱歪を測定する歪測定装置、線膨張係数測定方法、及び、サーモビュアの補正係数測定方法に関する。 The present invention relates to a strain measuring apparatus, a linear expansion coefficient measuring method, and a thermoviewer correction coefficient measuring method for measuring thermal strain of a measurement object.

車両に搭載されるエキゾーストマニホールド等のエンジンの排気系部品においては、エンジンから排出される排気ガスが高温になるため、熱歪によって応力が作用して、寿命に影響することが知られている。そこで、エンジンの排気系部品の寿命を評価するためには、歪みを測定する必要があるところ、従来、三次元形状を測定する種々の技術が提案されている。 In exhaust system parts of an engine such as an exhaust manifold mounted on a vehicle, exhaust gas discharged from the engine becomes high temperature, and it is known that stress is applied due to thermal strain and affects the life. Thus, in order to evaluate the life of the exhaust system parts of the engine, it is necessary to measure the strain. Conventionally, various techniques for measuring a three-dimensional shape have been proposed.

例えば、２台のステレオカメラの撮像領域に配置された測定対象物にパターンを投影し、上記２台のステレオカメラによって、それぞれ、測定対象物のパターン付きステレオ画像を取得し、ステレオ画像処理することによって測定対象物の三次元形状を測定する三次元形状測定装置が開示されている（特許文献１参照）。 For example, a pattern is projected onto a measurement object arranged in an imaging area of two stereo cameras, and a stereo image with a pattern of the measurement object is acquired by each of the two stereo cameras, and stereo image processing is performed. Discloses a three-dimensional shape measuring apparatus for measuring a three-dimensional shape of a measurement object (see Patent Document 1).

特開２００９−２７０９１５号公報JP 2009-270915 A

しかしながら、上記特許文献１に記載の三次元形状測定装置では、測定対象物の歪みを測定することはできるものの、熱歪によって発生する応力を求めることはできない。すなわち、例え、エンジンの排気系部品が高温になったときであっても、エンジンの排気系部品が自由膨張する場合には、上記応力は作用せず、上記応力は、エンジンとの接続部等における外部からの拘束を受けること、及び、エンジンの排気系部品の温度分布等によって作用するものであるからである。 However, although the three-dimensional shape measuring apparatus described in Patent Document 1 can measure the strain of the measurement object, it cannot determine the stress generated by the thermal strain. That is, even if the exhaust system parts of the engine reach a high temperature, when the exhaust system parts of the engine expand freely, the stress does not act, and the stress is not applied to the engine connection part or the like. This is because it is influenced by the external restriction in the engine and the temperature distribution of the exhaust system parts of the engine.

すなわち、上記三次元形状測定装置では、測定対象物の寿命に影響する上記応力（熱歪によって発生する応力）に対応する歪（この歪を、本願においては、「拘束歪」という）を測定することはできない。 That is, the three-dimensional shape measuring apparatus measures a strain (this strain is referred to as “constraint strain” in the present application) corresponding to the stress (stress generated by thermal strain) that affects the life of the measurement object. It is not possible.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、拘束歪を容易に測定することの可能な歪測定装置、線膨張係数測定方法、及び、サーモビュアの補正係数測定方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a strain measuring device, a linear expansion coefficient measuring method, and a thermoviewer correction coefficient measuring method capable of easily measuring restraint strain. It is aimed.

上記課題を解決するために、本発明に係る歪測定装置は、以下のように構成されている。 In order to solve the above problems, the strain measuring apparatus according to the present invention is configured as follows.

すなわち、本発明に係る歪測定装置は、測定対象物の熱歪を測定する歪測定装置であって、前記測定対象物の第１ステレオ画像を生成する第１ステレオカメラと、前記第１ステレオカメラと離間した位置に配設され、前記測定対象物の第２ステレオ画像を生成する第２ステレオカメラと、前記第１ステレオ画像及び前記第２ステレオ画像から前記測定対象物の三次元形状を求めて、実歪を求める実歪算出手段と、前記測定対象物の温度分布を検出するサーモビュアと、前記サーモビュアによって検出された温度分布から熱自由歪を求める熱自由歪算出手段と、前記実歪算出手段によって求められた前記実歪から、前記熱自由歪算出手段によって求められた前記熱自由歪を減じた差を、拘束歪として求める拘束歪算出手段と、を備えることを特徴としている。 That is, the strain measurement apparatus according to the present invention is a strain measurement apparatus that measures thermal strain of a measurement object, and includes a first stereo camera that generates a first stereo image of the measurement object, and the first stereo camera. And a second stereo camera that generates a second stereo image of the measurement object, and obtains a three-dimensional shape of the measurement object from the first stereo image and the second stereo image. , the actual distortion calculating means for calculating the actual strain, a thermoviewer for detecting the temperature distribution of the measurement object, and free thermal distortion calculating means for calculating a detected temperature distribution or al thermal free strain by the thermoviewer, the actual strain calculation A constrained strain calculating means for obtaining a difference obtained by subtracting the thermal free strain obtained by the thermal free strain calculating means from the actual strain obtained by the means as a restrained strain. It is set to.

かかる構成を備える歪測定装置によれば、第１ステレオカメラによって前記測定対象物の第１ステレオ画像が生成される。また、前記第１ステレオカメラと離間した位置に配設された第２ステレオカメラによって、前記測定対象物の第２ステレオ画像が生成される。そして、前記第１ステレオ画像及び前記第２ステレオ画像から前記測定対象物の三次元形状が求められて、実歪が求められる。また、サーモビュアによって、前記測定対象物の温度分布が検出され、検出された温度分布から熱自由歪が求められる。更に、求められた前記実歪から、求められた前記熱自由歪を減じた差が、拘束歪として求められるため、拘束歪を容易に測定することができる。 According to the distortion measuring apparatus having such a configuration, the first stereo image of the measurement object is generated by the first stereo camera. Further, a second stereo image of the measurement object is generated by a second stereo camera disposed at a position separated from the first stereo camera. Then, the three-dimensional shape of the measurement object is obtained from the first stereo image and the second stereo image , and the actual distortion is obtained. Further, the thermoviewer, the temperature distribution of the measurement object is detected, the detected temperature distribution or al thermal free strain is determined. Further, since the difference obtained by subtracting the obtained thermal free strain from the obtained actual strain is obtained as the restrained strain, the restrained strain can be easily measured.

すなわち、本発明に係る歪測定装置は、測定対象物の実際の歪である実歪から、測定対象物の熱による自由膨張の歪である熱自由歪を減じた差を「拘束歪」として定義して、測定対象物の熱疲労に伴う寿命を評価する指標として、この「拘束歪」を測定するものである。そして、第１ステレオカメラ及び第２ステレオカメラによって、それぞれ、生成された前記第１ステレオ画像及び前記第２ステレオ画像から前記実歪が求められ、サーモビュアによって検出された前記測定対象物の温度分布から前記熱自由歪が求められるため、前記実歪から前記熱自由歪を減じた差である「拘束歪」を容易に測定することができるのである。 That is, the strain measurement apparatus according to the present invention defines a difference obtained by subtracting the thermal free strain, which is the distortion of free expansion due to the heat of the measurement object, from the actual strain, which is the actual distortion of the measurement object, as “constraint strain”. Then, this “constraint strain” is measured as an index for evaluating the life due to thermal fatigue of the measurement object. Then, the actual distortion is obtained from the first stereo image and the second stereo image generated by the first stereo camera and the second stereo camera, respectively, and from the temperature distribution of the measurement object detected by the thermoviewer. Since the thermal free strain is required, a “constraint strain” that is a difference obtained by subtracting the thermal free strain from the actual strain can be easily measured.

また、本発明に係る歪測定装置は、前記サーモビュアが、前記第１ステレオカメラ又は前記第２ステレオカメラと近接して配置されていることが好ましい。 In the distortion measuring apparatus according to the present invention, it is preferable that the thermoviewer is disposed in proximity to the first stereo camera or the second stereo camera.

かかる構成を備える歪測定装置によれば、前記サーモビュアが、前記第１ステレオカメラ又は前記第２ステレオカメラと近接して配置されているため、「拘束歪」を更に容易に測定することができる。 According to the strain measuring apparatus having such a configuration, since the thermoviewer is disposed close to the first stereo camera or the second stereo camera, “constraint strain” can be measured more easily.

すなわち、前記サーモビュアと近接配置されているカメラを基準として実歪を測定することによって、前記実歪を求める格子点と、前記熱自由歪を求める格子点との位置合わせが容易となるため、「拘束歪」を更に容易に測定することができるのである。 That is, by measuring the actual strain with reference to the camera arranged close to the thermoviewer, it is easy to align the lattice point for obtaining the actual strain and the lattice point for obtaining the thermal free strain. The “constrained strain” can be measured more easily.

また、本発明に係る歪測定装置は、前記測定対象物の線膨張係数と前記測定対象物の温度とを対応付けて記憶する膨張係数記憶手段を更に備え、前記熱自由歪算出手段が、前記サーモビュアによって検出された温度分布に含まれる各温度に対応する線膨張係数を、前記膨張係数記憶手段から読み出して、前記熱自由歪を求めることが好ましい。 The strain measurement apparatus according to the present invention further includes an expansion coefficient storage unit that stores a linear expansion coefficient of the measurement object and a temperature of the measurement object in association with each other, and the thermal free strain calculation unit includes: It is preferable that the linear expansion coefficient corresponding to each temperature included in the temperature distribution detected by the thermoviewer is read from the expansion coefficient storage means to obtain the thermal free strain.

かかる構成を備える歪測定装置によれば、膨張係数記憶手段に、前記測定対象物の線膨張係数と前記測定対象物の温度とが対応付けて記憶されており、前記サーモビュアによって検出された温度分布に含まれる各温度に対応する線膨張係数（図９参照）が、前記膨張係数記憶手段から読み出されて、前記熱自由歪が求められるため、前記熱自由歪を容易に求めることができる。 According to the strain measuring apparatus having such a configuration, the expansion coefficient storage unit stores the linear expansion coefficient of the measurement object and the temperature of the measurement object in association with each other, and the temperature distribution detected by the thermoviewer. The linear expansion coefficient (see FIG. 9) corresponding to each temperature included in is read from the expansion coefficient storage means and the thermal free strain is obtained, so that the thermal free strain can be easily obtained.

また、本発明に係る歪測定装置は、前記サーモビュアから前記測定対象物に向かう視線方向と直交する面と前記測定対象物の表面とのなす角である傾斜角に対応付けて、前記サーモビュアによって検出された温度分布に含まれる各温度を補正する補正係数を記憶する補正係数記憶手段と、前記実歪算出手段によって求められた前記測定対象物の三次元形状から前記傾斜角を求め、求められた傾斜角に対応する補正係数を前記補正係数記憶手段から読み出して、読み出された補正係数を用いて、前記サーモビュアによって検出された温度分布を補正する温度補正手段とを備え、前記熱自由歪算出手段が、前記温度補正手段によって補正された温度分布から前記熱自由歪を求めることが好ましい。 In addition, the strain measurement apparatus according to the present invention is detected by the thermoviewer in association with an inclination angle that is an angle formed by a surface perpendicular to the line-of-sight direction from the thermoviewer toward the measurement object and the surface of the measurement object. Correction coefficient storage means for storing a correction coefficient for correcting each temperature included in the temperature distribution obtained, and the inclination angle is obtained from the three-dimensional shape of the measurement object obtained by the actual strain calculation means. Temperature correction means for reading a correction coefficient corresponding to an inclination angle from the correction coefficient storage means and correcting the temperature distribution detected by the thermoviewer using the read correction coefficient, and calculating the thermal free strain Preferably, the means obtains the thermal free strain from the temperature distribution corrected by the temperature correction means.

かかる構成を備える歪測定装置によれば、前記サーモビュアから前記測定対象物に向かう視線方向と直交する面と前記測定対象物の表面とのなす角である傾斜角に対応付けて、前記サーモビュアによって検出された温度分布に含まれる各温度を補正する補正係数が、補正係数記憶手段に記憶されており、前記測定対象物の三次元形状から前記傾斜角が求められ、求められた傾斜角に対応する補正係数（図１２参照）が前記補正係数記憶手段から読み出されて、読み出された補正係数を用いて、前記サーモビュアによって検出された温度分布が補正される。そして、補正された温度分布から前記熱自由歪が求められるため、前記熱自由歪を正確に且つ容易に求めることができる。 According to the strain measuring apparatus having such a configuration, the thermoviewer detects the correlation with an inclination angle that is an angle formed by a surface perpendicular to the line-of-sight direction from the thermoviewer toward the measurement object and the surface of the measurement object. A correction coefficient for correcting each temperature included in the calculated temperature distribution is stored in the correction coefficient storage means, and the inclination angle is obtained from the three-dimensional shape of the measurement object, and corresponds to the obtained inclination angle. A correction coefficient (see FIG. 12) is read from the correction coefficient storage means, and the temperature distribution detected by the thermoviewer is corrected using the read correction coefficient. Since the thermal free strain is obtained from the corrected temperature distribution, the thermal free strain can be obtained accurately and easily.

また、本発明に係る線膨張係数測定方法は、以下のように構成されている。 The linear expansion coefficient measuring method according to the present invention is configured as follows.

すなわち、本発明に係る線膨張係数測定方法は、上記いずれかの歪測定装置を用いて、前記測定対象物の温度と線膨張係数との関係を求める線膨張係数測定方法であって、前記測定対象物と同一の材料からなり、少なくとも２つの位置にマークが描かれたテストピースを、予め設定された温度に均一に加熱して、前記測定対象物と略同一の位置に配置する均一加熱工程と、前記テストピースに描かれた２つのマーク間の距離を前記第１ステレオカメラ及び前記第２ステレオカメラの少なくとも一方を用いて求める測定工程と、前記測定工程において求められた２つのマーク間の距離から線膨張係数を求める係数算出工程と、を繰り返し実行することによって、前記測定対象物の温度と線膨張係数との関係を求めることを特徴としている。 That is, the linear expansion coefficient measuring method according to the present invention is a linear expansion coefficient measuring method for determining the relationship between the temperature of the measurement object and the linear expansion coefficient using any one of the strain measuring devices described above, A uniform heating step in which a test piece made of the same material as an object and marked at at least two positions is uniformly heated to a preset temperature and arranged at substantially the same position as the measurement object. A measuring step for obtaining a distance between two marks drawn on the test piece using at least one of the first stereo camera and the second stereo camera, and between the two marks obtained in the measuring step It is characterized in that the relationship between the temperature of the measurement object and the linear expansion coefficient is obtained by repeatedly executing a coefficient calculation step for obtaining a linear expansion coefficient from the distance.

かかる構成を備える線膨張係数測定方法によれば、前記測定対象物と同一の材料からなり、少なくとも２つの位置にマークが描かれたテストピースが、予め設定された温度に均一に加熱されて、前記測定対象物と略同一の位置に配置される。そして、前記テストピースに描かれた２つのマーク間の距離が求められ、求められた２つのマーク間の距離から線膨張係数が求められるため、上記いずれかの歪測定装置を用いて、前記測定対象物の温度と線膨張係数との関係を容易に求めることができる（図７〜図９参照）。 According to the linear expansion coefficient measuring method provided with such a configuration, a test piece made of the same material as the measurement object and marked at least at two positions is uniformly heated to a preset temperature, It arrange | positions in the substantially the same position as the said measurement object. Then, since the distance between the two marks drawn on the test piece is obtained, and the linear expansion coefficient is obtained from the obtained distance between the two marks, the measurement is performed using any one of the strain measuring devices described above. The relationship between the temperature of the object and the linear expansion coefficient can be easily obtained (see FIGS. 7 to 9).

更に、本発明に係るサーモビュアの補正係数測定方法は、以下のように構成されている。 Furthermore, the thermoviewer correction coefficient measurement method according to the present invention is configured as follows.

すなわち、本発明に係るサーモビュアの補正係数測定方法は、上記いずれかの歪測定装置を用いて、前記サーモビュアから前記測定対象物に向かう視線方向と直交する面と前記測定対象物の表面とのなす角である傾斜角と前記サーモビュアの補正係数との関係を求めるサーモビュアの補正係数測定方法であって、前記測定対象物と同一の材料からなり、円柱形のテストピースを、予め設定された温度に均一に加熱して、前記測定対象物と略同一の位置に配置する均一加熱工程と、前記サーモビュアによって前記テストピースの表面の温度分布を検出する検出工程と、前記検出工程において検出された前記テストピースの表面の温度分布から補正係数を求める係数算出工程と、を実行することによって、前記測定対象物の傾斜角と補正係数との関係を求めることを特徴としている。 That is, the thermoviewer correction coefficient measurement method according to the present invention uses any one of the strain measurement devices described above to form a surface perpendicular to the line-of-sight direction from the thermoviewer toward the measurement object and the surface of the measurement object. A thermoviewer correction coefficient measurement method for obtaining a relationship between an inclination angle, which is an angle, and a correction coefficient of the thermoviewer, wherein the cylindrical test piece is made of the same material as the object to be measured and is set to a preset temperature. Uniform heating step of heating uniformly and disposing at substantially the same position as the measurement object, a detection step of detecting the temperature distribution of the surface of the test piece by the thermoviewer, and the test detected in the detection step A coefficient calculation step of obtaining a correction coefficient from the temperature distribution of the surface of the piece, and by executing the coefficient of inclination of the measurement object and the correction coefficient It is characterized by determining the engagement.

かかる構成を備えるサーモビュアの補正係数測定方法によれば、前記測定対象物と同一の材料からなる円柱形のテストピースが、予め設定された温度に均一に加熱されて、前記測定対象物と略同一の位置に配置される。そして、前記サーモビュアによって前記テストピースの表面の温度分布が検出され、検出された前記テストピースの表面の温度分布から補正係数が求められるため、上記いずれかの歪測定装置を用いて、前記測定対象物の傾斜角と補正係数との関係を容易に求めることができる（図１０〜図１２参照）。 According to the thermoviewer correction coefficient measurement method having such a configuration, a cylindrical test piece made of the same material as the measurement object is uniformly heated to a preset temperature, and is substantially the same as the measurement object. It is arranged at the position. Then, the temperature distribution on the surface of the test piece is detected by the thermoviewer, and a correction coefficient is obtained from the detected temperature distribution on the surface of the test piece. The relationship between the inclination angle of the object and the correction coefficient can be easily obtained (see FIGS. 10 to 12).

本発明に係る歪測定装置によれば、第１ステレオカメラによって前記測定対象物の第１ステレオ画像が生成される。また、前記第１ステレオカメラと離間した位置に配設された第２ステレオカメラによって、前記測定対象物の第２ステレオ画像が生成される。そして、前記第１ステレオ画像及び前記第２ステレオ画像から前記測定対象物の三次元形状が求められて、前記実歪が求められる。また、サーモビュアによって、前記測定対象物の温度分布が検出され、検出された温度分布から前記熱自由歪が求められる。更に、求められた前記実歪から、求められた前記熱自由歪を減じた差が、拘束歪として求められるため、拘束歪を容易に測定することができる。 According to the distortion measuring apparatus according to the present invention, the first stereo image of the measurement object is generated by the first stereo camera. Further, a second stereo image of the measurement object is generated by a second stereo camera disposed at a position separated from the first stereo camera. Then, the three-dimensional shape of the measurement object is obtained from the first stereo image and the second stereo image, and the actual distortion is obtained. Further, the thermoviewer detects the temperature distribution of the measurement object, and the thermal free strain is obtained from the detected temperature distribution. Further, since the difference obtained by subtracting the obtained thermal free strain from the obtained actual strain is obtained as the restrained strain, the restrained strain can be easily measured.

また、本発明に係る線膨張係数測定方法によれば、前記測定対象物と同一の材料からなり、少なくとも２つの位置にマークが描かれたテストピースが、予め設定された温度に均一に加熱して、前記測定対象物と略同一の位置に配置される。そして、前記テストピースに描かれた２つのマーク間の距離が求められ、求められた２つのマーク間の距離から線膨張係数が求められるため、上記歪測定装置を用いて、前記測定対象物の温度と線膨張係数との関係を容易に求めることができる。 Further, according to the linear expansion coefficient measuring method according to the present invention, a test piece made of the same material as the object to be measured and marked at at least two positions is uniformly heated to a preset temperature. Are arranged at substantially the same position as the measurement object. Then, since the distance between the two marks drawn on the test piece is obtained, and the linear expansion coefficient is obtained from the obtained distance between the two marks, the strain measuring device is used to The relationship between temperature and linear expansion coefficient can be easily obtained.

更に、本発明に係るサーモビュアの補正係数測定方法によれば、前記測定対象物と同一の材料からなる円柱形のテストピースが、予め設定された温度に均一に加熱されて、前記測定対象物と略同一の位置に配置される。そして、前記サーモビュアによって前記テストピースの表面の温度が測定され、測定された前記テストピースの表面の温度から補正係数が求められるため、上記歪測定装置を用いて、前記測定対象物の傾斜角と補正係数との関係を求容易にめることができる。 Furthermore, according to the correction coefficient measurement method for a thermoviewer according to the present invention, a cylindrical test piece made of the same material as the measurement object is uniformly heated to a preset temperature, and the measurement object Arranged at substantially the same position. Then, the temperature of the surface of the test piece is measured by the thermoviewer, and a correction coefficient is obtained from the measured temperature of the surface of the test piece. Therefore, using the strain measuring device, the inclination angle of the measurement object and The relationship with the correction coefficient can be easily obtained.

本発明に係る歪測定装置の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the distortion measuring apparatus which concerns on this invention. 図１に示す歪測定装置の平面図及び側面図である。It is the top view and side view of a distortion measuring apparatus which are shown in FIG. 図１に示す測定対象物の正面に描かれた格子の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the grating | lattice drawn on the front of the measuring object shown in FIG. 図１にコンピュータの機能構成の一例を示す機能構成図である。FIG. 1 is a functional configuration diagram illustrating an example of a functional configuration of a computer. 本発明に係る「拘束歪」の考え方を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the idea of the "constraint distortion" concerning this invention. 図４に示す歪測定装置の動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of operation | movement of the distortion measuring apparatus shown in FIG. 本発明に係る線膨張係数測定方法の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the linear expansion coefficient measuring method which concerns on this invention. 本発明に係る線膨張係数測定方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process sequence of the linear expansion coefficient measuring method which concerns on this invention. 線膨張係数の測定結果の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the measurement result of a linear expansion coefficient. 本発明に係るサーモビュアの補正係数測定方法の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the correction coefficient measuring method of the thermoviewer which concerns on this invention. 本発明に係るサーモビュアの補正係数測定方法における処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process sequence in the correction coefficient measuring method of the thermoviewer which concerns on this invention. サーモビュアの補正係数測定結果の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the correction coefficient measurement result of a thermoviewer.

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

−歪測定装置のハード構成−
まず、図１、図２を参照して、本発明に係る歪測定装置の構成について説明する。図１は、本発明に係る歪測定装置１００の一例を示す構成図である。図２は、図１に示す歪測定装置１００の平面図及び側面図である。図２（ａ）は、図１に示す歪測定装置１００の平面図であり、図２（ｂ）は、図１に示す歪測定装置１００の側面図である。 -Hardware configuration of strain measurement device-
First, the configuration of the strain measuring device according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a strain measuring apparatus 100 according to the present invention. 2 is a plan view and a side view of the strain measuring apparatus 100 shown in FIG. 2A is a plan view of the strain measuring apparatus 100 shown in FIG. 1, and FIG. 2B is a side view of the strain measuring apparatus 100 shown in FIG.

歪測定装置１００は、測定対象物５の実際の歪である実歪εｃから、測定対象物５の熱による自由膨張の歪である熱自由歪εｔを減じた差を拘束歪εｒとして測定する装置であって、図１に示すように、コンピュータ１、第１ステレオカメラ２、第２ステレオカメラ３、及び、サーモビュア４を備えている。また、第１ステレオカメラ２、第２ステレオカメラ３、及び、サーモビュア４の視界の略中心位置には、測定対象物５が配置されている。なお、ここでは、測定対象物５は、長方形状の板状体であって、その左右の両端は壁Ｗによって熱膨張が拘束されている。また、測定対象物５は、図略の熱源によって、その温度が第１温度Ｔ１（例えば、２０℃）から第２温度Ｔ２（例えば、９００℃）まで加熱される。本実施形態においては、便宜上、測定対象物５のｚ軸方向の変形は考えない（測定対象としない）ものとする。 The strain measuring apparatus 100 measures the difference obtained by subtracting the thermal free strain εt, which is a free expansion strain due to the heat of the measuring object 5, from the actual strain εc, which is the actual strain of the measuring object 5, as a restraining strain εr. As shown in FIG. 1, the computer 1, the first stereo camera 2, the second stereo camera 3, and the thermoviewer 4 are provided. In addition, a measurement object 5 is disposed at a substantially central position in the field of view of the first stereo camera 2, the second stereo camera 3, and the thermoviewer 4. Here, the measurement object 5 is a rectangular plate-like body, and thermal expansion is constrained by the walls W at both left and right ends thereof. The measurement object 5 is heated from a first temperature T1 (for example, 20 ° C.) to a second temperature T2 (for example, 900 ° C.) by a heat source (not shown). In the present embodiment, for the sake of convenience, it is assumed that deformation of the measuring object 5 in the z-axis direction is not considered (not to be measured).

測定対象物５の第１ステレオカメラ２（第２ステレオカメラ３、及び、サーモビュア４）側の正面５１には、図１に示すように格子線が描かれている。図３は、図１に示す測定対象物５の正面５１に描かれた格子の一例を示す図である。図３に示すように、測定対象物５の正面５１に描かれた格子線は、ｘ軸方向にＮ個（例えば、５０個）、ｙ軸方向にＭ個（例えば、１０個）の領域に正面５１を均等に分割している。ここでは、各格子を（ｉ，ｊ）で表す。添え字ｉは、ｘ軸方向の格子の順番を表し、左端が「１」であり、右端が「Ｎ」である。同様に、添え字ｊは、ｙ軸方向の格子の順番を表し、上端が「１」であり、下端が「Ｍ」である。また、以下の説明においては、各格子点（ｉ，ｊ）に対応する正面５１の温度を、温度Ｔ（ｉ，ｊ）と表記する。更に、各格子点（ｉ，ｊ）に対応する正面５１の実歪εｃ、熱自由歪εｔ、及び、拘束歪εｒを、それぞれ、実歪εｃ（ｉ，ｊ）、熱自由歪εｔ（ｉ，ｊ）、及び、拘束歪εｒ（ｉ，ｊ）と表記する。ここで、添え字ｉは、１からＮまでのいずれかの整数であり、添え字ｊは、１からＭまでのいずれかの整数である。 On the front surface 51 of the measurement object 5 on the first stereo camera 2 (second stereo camera 3 and thermoviewer 4) side, grid lines are drawn as shown in FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a lattice drawn on the front surface 51 of the measurement object 5 illustrated in FIG. 1. As shown in FIG. 3, the number of grid lines drawn on the front surface 51 of the measurement object 5 is N (for example, 50) in the x-axis direction and M (for example, 10) in the y-axis direction. The front 51 is divided equally. Here, each lattice is represented by (i, j). The subscript i represents the order of the lattice in the x-axis direction, the left end is “1”, and the right end is “N”. Similarly, the subscript j represents the order of the lattice in the y-axis direction, the upper end is “1”, and the lower end is “M”. In the following description, the temperature of the front surface 51 corresponding to each lattice point (i, j) is expressed as temperature T (i, j). Further, the actual strain εc, the thermal free strain εt, and the constraint strain εr of the front surface 51 corresponding to each lattice point (i, j) are respectively converted into the actual strain εc (i, j) and the thermal free strain εt (i, j). j) and constraint strain εr (i, j). Here, the subscript i is any integer from 1 to N, and the subscript j is any integer from 1 to M.

コンピュータ１は、いわゆるパーソナルコンピュータ等からなり、歪測定装置１００全体の動作を制御するものであって、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えている。ＲＯＭは、種々の制御プログラム等を記憶する。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された種々の制御プログラムを読み出して各種処理を実行する。ＲＡＭは、ＣＰＵでの演算結果等を一時的に記憶するメモリである。 The computer 1 includes a so-called personal computer and controls the entire operation of the strain measuring apparatus 100, and includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like. Yes. The ROM stores various control programs and the like. The CPU reads various control programs stored in the ROM and executes various processes. The RAM is a memory that temporarily stores calculation results and the like in the CPU.

また、コンピュータ１は、操作入力部、表示部、ＨＤＤ（Hard disk drive）等を備えている。操作入力部は、外部からの操作を受け付けるものであって、キーボード、マウス等からなる。表示部は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等からなり、ＣＰＵによる演算結果等を外部から視認可能に表示するものである。ＨＤＤは、種々のデータを記憶するものである。 The computer 1 also includes an operation input unit, a display unit, an HDD (Hard disk drive), and the like. The operation input unit receives an operation from the outside and includes a keyboard, a mouse, and the like. The display unit is composed of an LCD (Liquid Crystal Display) or the like, and displays a calculation result by the CPU so as to be visible from the outside. The HDD stores various data.

第１ステレオカメラ２は、図２（ｂ）に示すように、サーモビュア４の上に載置され、測定対象物５の第１ステレオ画像ＰＳ１を生成するカメラである。第１ステレオカメラ２によって生成された第１ステレオ画像ＰＳ１は、コンピュータ１（図４に示す画像取得部１１）へ出力される。なお、第１ステレオ画像ＰＳ１は、後述する実歪算出部１２によって実歪εｃ（ｉ，ｊ）を求めるときの基準とされる画像である。 As shown in FIG. 2B, the first stereo camera 2 is a camera that is placed on the thermoviewer 4 and generates a first stereo image PS <b> 1 of the measurement object 5. The first stereo image PS1 generated by the first stereo camera 2 is output to the computer 1 (image acquisition unit 11 shown in FIG. 4). The first stereo image PS1 is an image used as a reference when the actual distortion εc (i, j) is obtained by the actual distortion calculation unit 12 described later.

第２ステレオカメラ３は、第１ステレオカメラ２と離間した位置に配設され、測定対象物５の第２ステレオ画像ＰＳ２を生成するカメラである。第２ステレオカメラ３によって生成された第２ステレオ画像ＰＳ２は、コンピュータ１（図４に示す画像取得部１１）へ出力される。ここで、第２ステレオカメラ３は、図２（ａ）に示すように、測定対象物５の中心線ＣＬについて第１ステレオカメラ２と線対称となる位置に配置されている。 The second stereo camera 3 is a camera that is arranged at a position separated from the first stereo camera 2 and generates a second stereo image PS2 of the measurement object 5. The second stereo image PS2 generated by the second stereo camera 3 is output to the computer 1 (image acquisition unit 11 shown in FIG. 4). Here, as shown in FIG. 2A, the second stereo camera 3 is arranged at a position that is symmetrical with the first stereo camera 2 with respect to the center line CL of the measurement object 5.

サーモビュア４は、第１ステレオカメラ２の下に配設され、測定対象物５の温度分布を検出する装置である。サーモビュア４によって検出された温度分布を示す情報は、コンピュータ１（図４に示す温度取得部１３）へ出力される。 The thermoviewer 4 is a device that is disposed under the first stereo camera 2 and detects the temperature distribution of the measurement object 5. Information indicating the temperature distribution detected by the thermoviewer 4 is output to the computer 1 (temperature acquisition unit 13 shown in FIG. 4).

上述のように、実歪εｃ（ｉ，ｊ）を求めるときの基準とされる第１ステレオ画像ＰＳ１を生成する第１ステレオカメラ２が、サーモビュア４の上側に載置されているため、「拘束歪εｒ（ｉ，ｊ）」を更に容易に測定することができる。 As described above, since the first stereo camera 2 that generates the first stereo image PS1 that is used as a reference when obtaining the actual strain εc (i, j) is placed on the upper side of the thermoviewer 4, the “constraint” The strain εr (i, j) ”can be measured more easily.

すなわち、サーモビュア４と近接配置されている第１ステレオカメラ２を基準として実歪εｃ（ｉ，ｊ）を測定することによって、実歪εｃ（ｉ，ｊ）を求める格子点（ｉ，ｊ）と、熱自由歪εｔ（ｉ，ｊ）を求める格子点（ｉ，ｊ）との位置合わせが容易となるため、「拘束歪εｒ（ｉ，ｊ）」を更に容易に測定することができるのである。 That is, by measuring the actual strain εc (i, j) with reference to the first stereo camera 2 disposed in proximity to the thermoviewer 4, the lattice point (i, j) for obtaining the actual strain εc (i, j) Since the alignment with the lattice point (i, j) for obtaining the thermal free strain εt (i, j) is facilitated, the “constraint strain εr (i, j)” can be measured more easily. .

本実施形態では、第１ステレオカメラ２が、サーモビュア４の上側に載置されている場合について説明するが、第１ステレオカメラ２又は第２ステレオカメラ３がサーモビュア４と近接して配置されている形態であればよい。例えば、第２ステレオカメラ３がサーモビュア４の真横に配置されている形態でもよい。この場合には、第２ステレオカメラ３によって生成される第２ステレオ画像ＰＳ２が、後述する実歪算出部１２によって実歪εｃ（ｉ，ｊ）を求めるときの基準となる画像として用いられる。 In the present embodiment, the case where the first stereo camera 2 is placed on the upper side of the thermoviewer 4 will be described. However, the first stereo camera 2 or the second stereo camera 3 is arranged close to the thermoviewer 4. Any form is acceptable. For example, the form in which the second stereo camera 3 is disposed directly beside the thermoviewer 4 may be used. In this case, the second stereo image PS2 generated by the second stereo camera 3 is used as an image serving as a reference when the actual distortion calculation unit 12 described later calculates the actual distortion εc (i, j).

−コンピュータの機能構成−
次に、図４を参照してコンピュータ１の構成について説明する。図４は、図１にコンピュータの機能構成の一例を示す機能構成図である。コンピュータ１は、ＲＯＭ等に記憶された制御プログラムを読み出して実行することによって、画像取得部１１、実歪算出部１２、温度取得部１３、補正係数記憶部１４、温度補正部１５、膨張係数記憶部１６、熱自由歪算出部１７、及び、拘束歪算出部１８等の機能部として機能する。ここで、実歪算出部１２、補正係数記憶部１４、温度補正部１５、膨張係数記憶部１６、熱自由歪算出部１７、及び、拘束歪算出部１８は、本発明に係る歪測定装置１００の一部に相当する。 -Functional configuration of computer-
Next, the configuration of the computer 1 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a functional configuration diagram showing an example of the functional configuration of the computer in FIG. The computer 1 reads and executes a control program stored in a ROM or the like, thereby executing an image acquisition unit 11, an actual strain calculation unit 12, a temperature acquisition unit 13, a correction coefficient storage unit 14, a temperature correction unit 15, and an expansion coefficient storage. Functions as functional units such as the unit 16, the thermal free strain calculation unit 17, and the constraint strain calculation unit 18. Here, the actual strain calculation unit 12, the correction coefficient storage unit 14, the temperature correction unit 15, the expansion coefficient storage unit 16, the thermal free strain calculation unit 17, and the constraint strain calculation unit 18 are included in the strain measurement device 100 according to the present invention. Corresponds to a part of

画像取得部１１は、第１ステレオカメラ２によって生成された第１ステレオ画像ＰＳ１、及び、第２ステレオカメラ３によって生成された第２ステレオ画像ＰＳ２を取得する機能部である。 The image acquisition unit 11 is a functional unit that acquires the first stereo image PS1 generated by the first stereo camera 2 and the second stereo image PS2 generated by the second stereo camera 3.

実歪算出部１２は、画像取得部１１によって取得された第１ステレオ画像ＰＳ１及び第２ステレオ画像ＰＳ２に基づいて、測定対象物５の正面５１における実歪εｃ（ｉ，ｊ）を求める機能部である。ここで、実歪算出部１２は、特許請求の範囲に記載の「実歪算出手段」に相当する。 The actual distortion calculation unit 12 obtains the actual distortion εc (i, j) in the front surface 51 of the measurement object 5 based on the first stereo image PS1 and the second stereo image PS2 acquired by the image acquisition unit 11. It is. Here, the actual strain calculation unit 12 corresponds to “actual strain calculation means” described in the claims.

具体的には、実歪算出部１２は、画像取得部１１によって取得された第１ステレオ画像ＰＳ１及び第２ステレオ画像ＰＳ２に基づいて、第１温度Ｔ１（例えば、２０℃）及び第２温度Ｔ２（例えば、９００℃）の、それぞれの場合に、測定対象物５の正面５１における各格子点（ｉ，ｊ）の中心位置のｘ−ｙ座標（ｘ１ｉｊ、ｙ１ｉｊ）及び（ｘ２ｉｊ、ｙ２ｉｊ）を求める。ここで、添え字ｉは、１からＮのいずれかの整数であり、添え字ｊは、１からＭのいずれかの整数である。このように、２つのステレオ画像に基づいて各格子点（ｉ，ｊ）の中心位置のｘ−ｙ座標を求める方法は、公知である（“Image Correlation for Deformation and Shape Measurements : Basic Concepts, Theory and Applications”、Chapter4：Two-Dimensional and Three-Dimensional Computer Vision、P65-P80、著者：Sutton.M.A.、Orteu.J.、2009年4月出版、出版社：Springer、ISBN：9780387787466、及び、特開２００９−２７０９１５号公報、特開２００１−２４１９２８号公報参照）から、ここでは、その説明を省略する。 Specifically, the actual distortion calculation unit 12 uses the first temperature T1 (for example, 20 ° C.) and the second temperature T2 based on the first stereo image PS1 and the second stereo image PS2 acquired by the image acquisition unit 11. In each case (for example, 900 ° C.), the xy coordinates (x1ij, y1ij) and (x2ij, y2ij) of the center position of each lattice point (i, j) on the front surface 51 of the measurement object 5 are obtained. . Here, the subscript i is any integer from 1 to N, and the subscript j is any integer from 1 to M. As described above, a method for obtaining the xy coordinates of the center position of each lattice point (i, j) based on two stereo images is known (“Image Correlation for Deformation and Shape Measurements: Basic Concepts, Theory and Applications ", Chapter 4: Two-Dimensional and Three-Dimensional Computer Vision, P65-P80, Authors: Sutton.MA, Orteu.J., April 2009, Publisher: Springer, ISBN: 9780387787466, and JP2009 No. -270915 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-241928), description thereof is omitted here.

次に、実歪算出部１２は、第１温度Ｔ１及び第２温度Ｔ２の、それぞれの場合に、測定対象物５の正面５１における各格子点（ｉ，ｊ）の中心位置の座標（ｘ１ｉｊ、ｙ１ｉｊ）及び（ｘ２ｉｊ、ｙ２ｉｊ）から、各格子点（ｉ，ｊ）における実歪εｃ（ｉ，ｊ）を、幅方向（ｘ軸方向）の実歪εｃｘ（ｉ，ｊ）、及び、高さ方向（ｙ軸方向）の実歪εｃｙ（ｉ，ｊ）として求める。幅方向の実歪εｃｘ（ｉ，ｊ）は、例えば、次の（１）〜（４）式によって求められる。 Next, the actual strain calculation unit 12 coordinates the coordinates (x1ij, center position) of each lattice point (i, j) on the front surface 51 of the measurement object 5 in each case of the first temperature T1 and the second temperature T2. y1ij) and (x2ij, y2ij), the actual strain εc (i, j) at each lattice point (i, j), the actual strain εcx (i, j) in the width direction (x-axis direction), and the height The actual strain εcy (i, j) in the direction (y-axis direction) is obtained. The actual strain εcx (i, j) in the width direction is obtained by, for example, the following equations (1) to (4).

εｃｘ（ｉ，ｊ）＝ΔＬｘ（ｉ，ｊ）／Ｌ１ｘ（ｉ，ｊ）（１）
ΔＬｘ（ｉ，ｊ）＝Ｌ２ｘ（ｉ，ｊ）−Ｌ１ｘ（ｉ，ｊ）（２）
Ｌ１ｘ（ｉ，ｊ）＝（（ｘ１ｉｊ−ｘ１（ｉ−１）ｊ）²＋
（ｙ１ｉｊ−ｙ１（ｉ−１）ｊ）²）^1/2 （３）
Ｌ２ｘ（ｉ，ｊ）＝（（ｘ２ｉｊ−ｘ２（ｉ−１）ｊ）²＋
（ｙ２ｉｊ−ｙ２（ｉ−１）ｊ）²）^1/2 （４）
また、高さ方向の実歪εｃｙ（ｉ，ｊ）は、例えば、次の（５）〜（８）式によって求められる。 εcx (i, j) = ΔLx (i, j) / L1x (i, j) (1)
ΔLx (i, j) = L2x (i, j) −L1x (i, j) (2)
L1x (i, j) = ((x1ij−x1 (i−1) j) ² +
(Y1ij-y1 (i-1) j) ² ) ^1/2 (3)
L2x (i, j) = ((x2ij−x2 (i−1) j) ² +
(Y2ij−y2 (i−1) j) ² ) ^1/2 (4)
Further, the actual strain εcy (i, j) in the height direction is obtained by the following equations (5) to (8), for example.

εｃｙ（ｉ，ｊ）＝ΔＬｙ（ｉ，ｊ）／Ｌ１ｙ（ｉ，ｊ）（５）
ΔＬｙ（ｉ，ｊ）＝Ｌ２ｙ（ｉ，ｊ）−Ｌ１ｙ（ｉ，ｊ）（６）
Ｌ１ｙ（ｉ，ｊ）＝（（ｘ１ｉｊ−ｘ１ｉ（ｊ−１））²＋
（ｙ１ｉｊ−ｙ１ｉ（ｊ−１））²）^1/2 （７）
Ｌ２ｙ（ｉ，ｊ）＝（（ｘ２ｉｊ−ｘ２ｉ（ｊ−１））²＋
（ｙ２ｉｊ−ｙ２ｉ（ｊ−１））²）^1/2 （８）
すなわち、実歪εｃ（ｉ，ｊ）は、第１温度Ｔ１から第２温度Ｔ２に変化した場合の、各格子点（ｉ，ｊ）の中心位置から隣接する格子点の中心位置との距離の変化（Ｌ１→Ｌ２）に基づいて求められる。 εcy (i, j) = ΔLy (i, j) / L1y (i, j) (5)
ΔLy (i, j) = L2y (i, j) −L1y (i, j) (6)
L1y (i, j) = ((x1ij−x1i (j−1)) ² +
(Y1ij-y1i (j-1)) ² ) ^1/2 (7)
L2y (i, j) = ((x2ij−x2i (j−1)) ² +
(Y2ij−y2i (j−1)) ² ) ^1/2 (8)
That is, the actual strain εc (i, j) is the distance between the center position of each lattice point (i, j) and the center position of the adjacent lattice point when the first temperature T1 changes to the second temperature T2. It is obtained based on the change (L1 → L2).

より具体的には、幅方向の実歪εｃｘ（ｉ，ｊ）は、第１温度Ｔ１から第２温度Ｔ２に変化した場合の、各格子点（ｉ，ｊ）の中心位置から左側に隣接する格子点の中心位置までの距離の変化（Ｌ１ｘ→Ｌ２ｘ）に基づいて求められる。また、高さ方向の実歪εｃｙ（ｉ，ｊ）は、第１温度Ｔ１から第２温度Ｔ２に変化した場合の、各格子点（ｉ，ｊ）の中心位置から上側に隣接する格子点の中心位置までの距離の変化（Ｌ１ｙ→Ｌ２ｙ）に基づいて求められる。なお、以下の説明においては、幅方向の実歪εｃｘ（ｉ，ｊ）及び高さ方向の実歪εｃｙ（ｉ，ｊ）を、便宜上、実歪εｃ（ｉ，ｊ）と総称する。 More specifically, the actual strain εcx (i, j) in the width direction is adjacent to the left side from the center position of each lattice point (i, j) when the first temperature T1 is changed to the second temperature T2. It is obtained based on a change in distance to the center position of the lattice point (L1x → L2x). Further, the actual strain εcy (i, j) in the height direction is the value of the lattice point adjacent to the upper side from the center position of each lattice point (i, j) when the first temperature T1 is changed to the second temperature T2. It is obtained based on a change in distance to the center position (L1y → L2y). In the following description, the actual strain εcx (i, j) in the width direction and the actual strain εcy (i, j) in the height direction are collectively referred to as the actual strain εc (i, j) for convenience.

温度取得部１３は、サーモビュア４によって検出された温度分布情報を取得する機能部である。また、温度取得部１３は、取得した温度分布情報に基づいて、測定対象物５の正面５１における各格子点（ｉ，ｊ）に対応する位置の温度Ｔｉｊを求める。 The temperature acquisition unit 13 is a functional unit that acquires temperature distribution information detected by the thermoviewer 4. Moreover, the temperature acquisition part 13 calculates | requires temperature Tij of the position corresponding to each lattice point (i, j) in the front surface 51 of the measuring object 5 based on the acquired temperature distribution information.

補正係数記憶部１４は、サーモビュア４から測定対象物５に向かう視線方向と直交する面と測定対象物５の表面とのなす角である傾斜角θに対応付けて、サーモビュア４によって検出された温度分布に含まれる各温度を補正する補正係数β（θ）（図９参照）を記憶する機能部である。ここで、補正係数記憶部１４は、特許請求の範囲に記載の「補正係数記憶手段」に相当する。 The correction coefficient storage unit 14 is a temperature detected by the thermoviewer 4 in association with an inclination angle θ that is an angle formed by a surface perpendicular to the viewing direction from the thermoviewer 4 toward the measurement object 5 and the surface of the measurement object 5. This is a functional unit that stores a correction coefficient β (θ) (see FIG. 9) for correcting each temperature included in the distribution. Here, the correction coefficient storage unit 14 corresponds to “correction coefficient storage unit” recited in the claims.

具体的には、補正係数記憶部１４は、ＲＯＭ等にマップ又はＬＵＴ（ルックアップテーブル）として、傾斜角θに対応付けて補正係数β（θ）を記憶する。また、本実施形態においては、補正係数β（θ）は、図１０〜図１２を用いて後述する本発明に係るサーモビュア４の補正係数測定方法によって求められ、補正係数記憶部１４に記憶されているものとする。 Specifically, the correction coefficient storage unit 14 stores the correction coefficient β (θ) in association with the inclination angle θ as a map or LUT (lookup table) in a ROM or the like. In the present embodiment, the correction coefficient β (θ) is obtained by the correction coefficient measurement method of the thermoviewer 4 according to the present invention, which will be described later with reference to FIGS. 10 to 12, and is stored in the correction coefficient storage unit 14. It shall be.

温度補正部１５は、実歪算出部１２によって求められた測定対象物５の三次元形状から傾斜角θを求め、求められた傾斜角θに対応する補正係数β（θ）を補正係数記憶部１４から読み出して、読み出された補正係数β（θ）を用いて、サーモビュア４によって検出された温度分布を補正する機能部である。ここで、温度補正部１５は、特許請求の範囲に記載の「温度補正手段」に相当する。 The temperature correction unit 15 obtains the inclination angle θ from the three-dimensional shape of the measurement object 5 obtained by the actual strain calculation unit 12, and calculates the correction coefficient β (θ) corresponding to the obtained inclination angle θ as a correction coefficient storage unit. 14 is a functional unit that reads from 14 and corrects the temperature distribution detected by the thermoviewer 4 using the read correction coefficient β (θ). Here, the temperature correction unit 15 corresponds to “temperature correction means” recited in the claims.

具体的には、温度補正部１５は、次の（９）式によって、サーモビュア４によって検出された各格子点（ｉ，ｊ）の温度ＴＳ（ｉ，ｊ）を補正して、補正後の温度ＴＡ（ｉ，ｊ）を求める。 Specifically, the temperature correction unit 15 corrects the temperature TS (i, j) of each lattice point (i, j) detected by the thermoviewer 4 by the following equation (9), and the corrected temperature: TA (i, j) is obtained.

ＴＡ（ｉ，ｊ）＝ＴＳ（ｉ，ｊ）／β（ｉ，ｊ）（９）
ここで、β（ｉ，ｊ）は、各格子点（ｉ，ｊ）の傾斜角に対応する補正係数である。ただし、上述のように、本実施形態では、便宜上、測定対象物５のｚ軸方向の変形は考えない（測定対象としない）ため、傾斜角θは「０」として補正が行われる。 TA (i, j) = TS (i, j) / β (i, j) (9)
Here, β (i, j) is a correction coefficient corresponding to the inclination angle of each lattice point (i, j). However, as described above, in this embodiment, for the sake of convenience, the deformation of the measurement object 5 in the z-axis direction is not considered (not considered as a measurement object), and thus the inclination angle θ is corrected to “0”.

上述のように、サーモビュア４から測定対象物５に向かう視線方向と直交する面と測定対象物５の表面とのなす角である傾斜角θに対応付けて、サーモビュア４によって検出された温度分布Ｔに含まれる各温度ＴＳ（ｉ，ｊ）を補正する補正係数β（θ）が、補正係数記憶部１４に記憶されており、温度補正部１５によって、測定対象物５の三次元形状から傾斜角θが求められ、求められた傾斜角θに対応する補正係数β（θ）（図１２参照）が補正係数記憶部１４から読み出されて、読み出された補正係数β（θ）を用いて、サーモビュア４によって検出された温度ＴＳ（ｉ，ｊ）が補正される。そして、補正された温度ＴＡ（ｉ，ｊ）から熱自由歪εｔ（ｉ，ｊ）が求められるため、熱自由歪εｔ（ｉ，ｊ）を正確に且つ容易に求めることができる。 As described above, the temperature distribution T detected by the thermoviewer 4 is associated with the inclination angle θ that is an angle formed by the surface perpendicular to the line-of-sight direction from the thermoviewer 4 toward the measurement object 5 and the surface of the measurement object 5. A correction coefficient β (θ) for correcting each temperature TS (i, j) included in the is stored in the correction coefficient storage unit 14, and the temperature correction unit 15 converts the inclination angle from the three-dimensional shape of the measurement object 5. θ is obtained, and a correction coefficient β (θ) (see FIG. 12) corresponding to the obtained inclination angle θ is read out from the correction coefficient storage unit 14, and the read correction coefficient β (θ) is used. The temperature TS (i, j) detected by the thermoviewer 4 is corrected. Since the thermal free strain εt (i, j) is obtained from the corrected temperature TA (i, j), the thermal free strain εt (i, j) can be obtained accurately and easily.

膨張係数記憶部１６は、測定対象物５の線膨張係数αと測定対象物５の温度Ｔとを対応付けて記憶する機能部である。ここで、膨張係数記憶部１６は、特許請求の範囲に記載の膨張係数記憶手段に相当する。 The expansion coefficient storage unit 16 is a functional unit that stores the linear expansion coefficient α of the measurement object 5 and the temperature T of the measurement object 5 in association with each other. Here, the expansion coefficient storage unit 16 corresponds to an expansion coefficient storage unit described in the claims.

具体的には、膨張係数記憶部１６は、ＲＯＭ等にマップ又はＬＵＴ（ルックアップテーブル）として、温度Ｔに対応付けて線膨張係数α（Ｔ）を記憶する。また、本実施形態においては、線膨張係数α（Ｔ）は、図７〜図９を用いて後述する本発明に係る線膨張係数測定方法によって求められ、膨張係数記憶部１６に記憶されているものとする。 Specifically, the expansion coefficient storage unit 16 stores the linear expansion coefficient α (T) in association with the temperature T as a map or LUT (lookup table) in a ROM or the like. In the present embodiment, the linear expansion coefficient α (T) is obtained by the linear expansion coefficient measurement method according to the present invention described later with reference to FIGS. 7 to 9 and stored in the expansion coefficient storage unit 16. Shall.

熱自由歪算出部１７は、サーモビュア４によって検出された測定対象物５の温度分布から熱自由歪εｔを求める機能部である。熱自由歪算出部１７は、特許請求の範囲に記載の「熱自由歪算出手段」に相当する。 The thermal free strain calculation unit 17 is a functional unit that calculates the thermal free strain εt from the temperature distribution of the measurement object 5 detected by the thermoviewer 4. The thermal free strain calculation unit 17 corresponds to “thermal free strain calculation means” described in the claims.

具体的には、熱自由歪算出部１７は、サーモビュア４によって検出された温度分布に含まれる各格子点（ｉ，ｊ）の各温度Ｔ（ｉ，ｊ）に対応する線膨張係数α（Ｔ（ｉ，ｊ））を、膨張係数記憶部１６から読み出して、次の（１０）、（１１）式によって熱自由歪εｔ（ｉ，ｊ）を、それぞれ、幅方向の熱自由歪εｔｘ（ｉ，ｊ）、及び、高さ方向の熱自由歪εｔｙ（ｉ，ｊ）として求める。 Specifically, the thermal free strain calculation unit 17 performs linear expansion coefficient α (T) corresponding to each temperature T (i, j) of each lattice point (i, j) included in the temperature distribution detected by the thermoviewer 4. (I, j)) is read from the expansion coefficient storage unit 16, and the thermal free strain εt (i, j) is expressed by the following equations (10) and (11), respectively, and the thermal free strain εtx (i in the width direction). , J) and the thermal free strain εty (i, j) in the height direction.

εｔｘ（ｉ，ｊ）＝（α（Ｔ（ｉ，ｊ））−α０）×Ｌ１ｘ（ｉ，ｊ）（１０）
εｔｙ（ｉ，ｊ）＝（α（Ｔ（ｉ，ｊ））−α０）×Ｌ１ｙ（ｉ，ｊ）（１１）
ここで、α０は、測定対象物５の初期温度である第１温度Ｔ１における線膨張係数αの値である。また、（１０）式のＬ１ｘ（ｉ，ｊ）、及び、（１１）式のＬ１ｙ（ｉ，ｊ）は、それぞれ、上記（３）式、及び、上記（７）式で与えられる第１温度Ｔ１における測定対象物５の幅方向の格子間距離及び高さ方向の格子間距離である。なお、以下の説明においては、幅方向の熱自由歪εｔｘ（ｉ，ｊ）及び高さ方向のεｔｙ（ｉ，ｊ）を、便宜上、熱自由歪εｔ（ｉ，ｊ）と総称する。 εtx (i, j) = (α (T (i, j)) − α0) × L1x (i, j) (10)
εty (i, j) = (α (T (i, j)) − α0) × L1y (i, j) (11)
Here, α0 is the value of the linear expansion coefficient α at the first temperature T1, which is the initial temperature of the measurement object 5. In addition, L1x (i, j) in the formula (10) and L1y (i, j) in the formula (11) are the first temperatures given by the formula (3) and the formula (7), respectively. These are the inter-lattice distance in the width direction and the inter-lattice distance in the height direction of the measurement object 5 at T1. In the following description, the thermal free strain εtx (i, j) in the width direction and εty (i, j) in the height direction are collectively referred to as the thermal free strain εt (i, j) for convenience.

上述のように、膨張係数記憶部１６に、測定対象物５の線膨張係数α（Ｔ）と測定対象物５の温度Ｔとが対応付けて記憶されており、サーモビュア４によって検出された温度分布に含まれる各温度Ｔ（ｉ，ｊ）に対応する線膨張係数α（Ｔ（ｉ，ｊ））（図９参照）が、膨張係数記憶部１６から読み出されて、熱自由歪εｔ（ｉ，ｊ）が求められるため、熱自由歪εｔ（ｉ，ｊ）を容易に求めることができる。 As described above, the linear expansion coefficient α (T) of the measurement object 5 and the temperature T of the measurement object 5 are stored in the expansion coefficient storage unit 16 in association with each other, and the temperature distribution detected by the thermoviewer 4 is stored. The linear expansion coefficient α (T (i, j)) (see FIG. 9) corresponding to each temperature T (i, j) included in the is read from the expansion coefficient storage unit 16 and the thermal free strain εt (i , J), the thermal free strain εt (i, j) can be easily obtained.

拘束歪算出部１８は、実歪算出部１２によって求められた実歪εｃ（ｉ，ｊ）から、熱自由歪算出部１７によって求められた熱自由歪εｔ（ｉ，ｊ）を減じた差を、拘束歪εｒ（ｉ，ｊ）として求める機能部である。ここで、拘束歪算出部１８は、特許請求の範囲に記載の「拘束歪算出手段」に相当する。 The restraint strain calculation unit 18 subtracts the difference obtained by subtracting the thermal free strain εt (i, j) obtained by the thermal free strain calculation unit 17 from the actual strain εc (i, j) obtained by the actual strain calculation unit 12. , A functional part to be obtained as a constraint strain εr (i, j). Here, the constraint strain calculation unit 18 corresponds to “constraint strain calculation means” described in the claims.

すなわち、拘束歪算出部１８は、次の（１２）式によって、各格子点（ｉ，ｊ）の拘束歪εｒ（ｉ，ｊ）を求める
εｒ（ｉ，ｊ）＝εｃ（ｉ，ｊ）−εｔ（ｉ，ｊ）（１２）
ここで、図５を参照して、拘束歪εｒについて説明する。図５は、本発明に係る「拘束歪」の考え方を示す概念図である。円板状の測定対象物５Ａは、左右両端が壁ＷＡに移動を拘束された状態で、第１温度Ｔ１（例えば、２０℃）から第２温度Ｔ２（例えば、９００℃）まで加熱されて熱膨張する。この場合に、温度上昇に伴って、測定対象物５Ａは熱膨張するが、左右両端が壁ＷＡに移動を拘束されているため、右側の図で示すように、第２温度Ｔ２まで加熱された状態では、縦方向に長い長円（又は、楕円）状の形状となる。 That is, the constraint strain calculation unit 18 obtains the constraint strain εr (i, j) of each lattice point (i, j) by the following equation (12). Εr (i, j) = εc (i, j) − εt (i, j) (12)
Here, the constraint strain εr will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a conceptual diagram showing the concept of “constrained strain” according to the present invention. The disk-shaped measurement object 5A is heated from the first temperature T1 (for example, 20 ° C.) to the second temperature T2 (for example, 900 ° C.) with the left and right ends being restrained from moving by the wall WA. Inflate. In this case, as the temperature rises, the measurement object 5A is thermally expanded, but since both the left and right ends are constrained from moving by the wall WA, the measurement object 5A is heated to the second temperature T2 as shown in the right figure. In the state, the shape is an ellipse (or ellipse) that is long in the vertical direction.

本願発明に係る歪測定装置１００は、図５の左端の図である初期状態と、図５の右側の図である加熱後の状態との間に、図５の中央の図で示す、測定対象物５Ａが第２温度Ｔ２で自由膨張した状態を想定している。そして、拘束歪εｒを、右端の図で示す状態における歪みである実歪εｃと、中央の図で示す状態である熱自由歪εｔとの差と定義して、この拘束歪εｒを、測定対象物５Ａに作用する応力に関連する情報として使用するものである。換言すれば、本願発明は、測定対象物５Ａの加熱、冷却の繰り返しによる測定対象物５Ａの寿命に影響する上記応力を、拘束歪εｒを用いて推定することをその目的としている。 The strain measuring apparatus 100 according to the present invention is an object to be measured shown in the center diagram of FIG. 5 between the initial state shown in the left end of FIG. 5 and the heated state shown in the right side of FIG. It is assumed that the object 5A has freely expanded at the second temperature T2. The constraint strain εr is defined as the difference between the actual strain εc that is the strain in the state shown in the rightmost diagram and the thermal free strain εt that is in the state shown in the center diagram. This information is used as information related to the stress acting on the object 5A. In other words, the object of the present invention is to estimate the stress that affects the life of the measuring object 5A due to repeated heating and cooling of the measuring object 5A using the constraint strain εr.

−歪測定装置（コンピュータ１）の動作−
次に、図６を参照して、本発明に係る歪測定装置１００（主に、コンピュータ１）の動作を説明する。図６は、図４に示す歪測定装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。まず、画像取得部１１によって、第１ステレオカメラ２及び第２ステレオカメラ３から、それぞれ、第１ステレオ画像ＰＳ１、及び、第２ステレオ画像ＰＳ２が取得される（ステップＳ１０１）。そして、実歪算出部１２によって、ステップＳ１０１で取得された第１ステレオ画像ＰＳ１、及び、第２ステレオ画像ＰＳ２に基づいて、測定対象物５の正面５１における実歪εｃ（ｉ，ｊ）が求められる（ステップＳ１０３）。 -Operation of strain measuring device (computer 1)-
Next, the operation of the strain measurement apparatus 100 (mainly the computer 1) according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart showing an example of the operation of the strain measuring apparatus 100 shown in FIG. First, the image acquisition unit 11 acquires the first stereo image PS1 and the second stereo image PS2 from the first stereo camera 2 and the second stereo camera 3, respectively (step S101). Then, the actual strain εc (i, j) in the front surface 51 of the measurement object 5 is obtained by the actual strain calculation unit 12 based on the first stereo image PS1 and the second stereo image PS2 acquired in step S101. (Step S103).

次いで、温度取得部１３によって、サーモビュア４で検出された各格子点（ｉ，ｊ）に対応する位置の温度ＴＳｉｊが取得される（ステップＳ１０５）。次に、温度補正部１５によって、各格子点（ｉ，ｊ）の温度ＴＳ（ｉ，ｊ）が補正されて、補正後の温度ＴＡ（ｉ，ｊ）が求められる（ステップＳ１０７）。そして、熱自由歪算出部１７によって、ステップＳ１０７で補正された温度ＴＡ（ｉ，ｊ）に基づいて、熱自由歪εｔ（ｉ，ｊ）が求められる（ステップＳ１０９）。次に、拘束歪算出部１８によって、ステップＳ１０３で求められた実歪εｃ（ｉ，ｊ）からステップＳ１０９で求められた熱自由歪εｔ（ｉ，ｊ）を減じた差として拘束歪εｒ（ｉ，ｊ）が求められて（ステップＳ１１１）、処理が終了される。 Next, the temperature acquisition unit 13 acquires the temperature TSij at the position corresponding to each lattice point (i, j) detected by the thermoviewer 4 (step S105). Next, the temperature correction unit 15 corrects the temperature TS (i, j) of each lattice point (i, j) to obtain a corrected temperature TA (i, j) (step S107). Then, the thermal free strain calculation unit 17 obtains the thermal free strain εt (i, j) based on the temperature TA (i, j) corrected in step S107 (step S109). Next, the constraint strain εr (i) is obtained by subtracting the thermal free strain εt (i, j) obtained in step S109 from the actual strain εc (i, j) obtained in step S103 by the constraint strain calculation unit 18. , J) is obtained (step S111), and the process is terminated.

上述のように、第１ステレオカメラ２によって測定対象物５の第１ステレオ画像ＰＳ１が生成される。また、第１ステレオカメラ２と離間した位置に配設された第２ステレオカメラ３によって、測定対象物５の第２ステレオ画像ＰＳ２が生成される。そして、第１ステレオ画像ＰＳ１及び第２ステレオ画像ＰＳ２から測定対象物５の三次元形状が求められて、実歪εｃ（ｉ，ｊ）が求められる。また、サーモビュア４によって、測定対象物５の温度分布Ｔｉｊが検出され、検出された温度分布Ｔｉｊから熱自由歪εｔ（ｉ，ｊ）が求められる。更に、求められた実歪εｃ（ｉ，ｊ）から、求められた熱自由歪εｔ（ｉ，ｊ）を減じた差が、拘束歪εｒ（ｉ，ｊ）として求められるため、拘束歪εｒ（ｉ，ｊ）を容易に測定することができる。 As described above, the first stereo image PS1 of the measurement object 5 is generated by the first stereo camera 2. Further, the second stereo image PS2 of the measurement object 5 is generated by the second stereo camera 3 disposed at a position separated from the first stereo camera 2. Then, the three-dimensional shape of the measurement object 5 is obtained from the first stereo image PS1 and the second stereo image PS2, and the actual distortion εc (i, j) is obtained. Further, the thermoviewer 4 detects the temperature distribution Tij of the measurement object 5, and the thermal free strain εt (i, j) is obtained from the detected temperature distribution Tij. Further, since the difference obtained by subtracting the obtained thermal free strain εt (i, j) from the obtained actual strain εc (i, j) is obtained as the restrained strain εr (i, j), the restrained strain εr ( i, j) can be easily measured.

すなわち、本発明に係る歪測定装置１００は、測定対象物５の実際の歪である実歪εｃ（ｉ，ｊ）から、測定対象物５の熱による自由膨張の歪である熱自由歪εｔ（ｉ，ｊ）を減じた差を「拘束歪εｒ（ｉ，ｊ）」として定義して、測定対象物５の熱疲労に伴う寿命を評価する指標として、この「拘束歪εｒ（ｉ，ｊ）」を測定するものである。そして、第１ステレオカメラ２及び第１ステレオカメラ３によって、それぞれ、生成された第１ステレオ画像ＰＳ１及び第２ステレオ画像ＰＳ２から実歪εｃ（ｉ，ｊ）が求められ、サーモビュア４によって検出された測定対象物５の温度分布Ｔｉｊから熱自由歪εｔ（ｉ，ｊ）が求められるため、実歪εｃ（ｉ，ｊ）から熱自由歪εｔ（ｉ，ｊ）を減じた差である「拘束歪εｒ（ｉ，ｊ）」を容易に測定することができるのである。 That is, the strain measuring apparatus 100 according to the present invention uses a thermal free strain εt (which is a strain of free expansion due to heat of the measuring object 5 from an actual strain εc (i, j) that is an actual strain of the measuring object 5. The difference obtained by subtracting i, j) is defined as “constraint strain εr (i, j)”, and this “constraint strain εr (i, j) is used as an index for evaluating the life of the measurement object 5 due to thermal fatigue. Is measured. Then, the actual distortion εc (i, j) is obtained from the first stereo image PS1 and the second stereo image PS2 generated by the first stereo camera 2 and the first stereo camera 3, respectively, and detected by the thermoviewer 4. Since the thermal free strain εt (i, j) is obtained from the temperature distribution Tij of the measurement object 5, the “constraint strain” is a difference obtained by subtracting the thermal free strain εt (i, j) from the actual strain εc (i, j). εr (i, j) ”can be easily measured.

−線膨張係数測定方法−
次に、図７〜図９を参照して、本発明に係る線膨張係数測定方法について説明する。図７は、本発明に係る線膨張係数測定方法の一例を示す構成図である。図７に示すように、本発明に係る線膨張係数測定方法は、上述の歪測定装置１００を用いて温度Ｔと線膨張係数α（Ｔ）との関係を求めるものである。図１に示す測定対象物５に換えて、図７に示すように、テストピース６を、図１に示す測定対象物５と略同一の位置に配置される。 -Linear expansion coefficient measurement method-
Next, a linear expansion coefficient measuring method according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a block diagram showing an example of a linear expansion coefficient measuring method according to the present invention. As shown in FIG. 7, the linear expansion coefficient measuring method according to the present invention uses the above-described strain measuring apparatus 100 to obtain the relationship between the temperature T and the linear expansion coefficient α (T). In place of the measurement object 5 shown in FIG. 1, as shown in FIG. 7, the test piece 6 is arranged at substantially the same position as the measurement object 5 shown in FIG. 1.

テストピース６は、測定対象物５と同一の材料からなり、その正面６１に、４つのマークＭ１〜Ｍ４が描かれている。マークＭ１〜Ｍ４は、正方形の４つの各頂点に対応する位置に描かれており、初期温度Ｔ０（例えば、２０℃）において、上記正方形の一辺の長さはＬ０である。そして、テストピース６は、予め設定された温度ＴＰ（例えば、第１温度Ｔ１＝２０℃から第２温度Ｔ２＝９００℃までの間の１０℃間隔の温度）に均一に加熱されて、図１に示す測定対象物５と略同一の位置に配置される。この工程が、特許請求の範囲に記載の「均一加熱工程」に相当する。 The test piece 6 is made of the same material as that of the measurement object 5, and four marks M1 to M4 are drawn on the front surface 61 thereof. The marks M1 to M4 are drawn at positions corresponding to the four apexes of the square, and the length of one side of the square is L0 at the initial temperature T0 (for example, 20 ° C.). Then, the test piece 6 is uniformly heated to a preset temperature TP (for example, a temperature at intervals of 10 ° C. between the first temperature T1 = 20 ° C. and the second temperature T2 = 900 ° C.), and FIG. The measurement object 5 shown in FIG. This step corresponds to the “uniform heating step” described in the claims.

次に、第１ステレオカメラ２によって、テストピース６の正面６１に描かれた２つのマーク間（ここでは、マークＭ３とマークＭ４との間）の距離ＬＰが求められる。この工程が、特許請求の範囲に記載の「測定工程」に相当する。なお、距離ＬＰは、温度ＴＰが設定される度に（例えば、第１温度Ｔ１＝２０℃から第２温度Ｔ２＝９００℃までの間の１０℃間隔の温度に設定される度に）、求められる。そして、求められた２つのマーク間の距離ＬＰから、次の（１３）式によって線膨張係数αが求められる。この工程が、特許請求の範囲に記載の「係数算出工程」に相当する。 Next, a distance LP between two marks drawn on the front surface 61 of the test piece 6 (here, between the mark M3 and the mark M4) is obtained by the first stereo camera 2. This step corresponds to the “measurement step” described in the claims. The distance LP is obtained every time the temperature TP is set (for example, every time the temperature TP is set to a temperature of 10 ° C. between the first temperature T1 = 20 ° C. and the second temperature T2 = 900 ° C.). It is done. Then, the linear expansion coefficient α is obtained by the following equation (13) from the obtained distance LP between the two marks. This step corresponds to a “coefficient calculation step” described in the claims.

α＝（ＬＰ−Ｌ０）／Ｌ０（１３）
次に、図８を参照して本発明に係る線膨張係数測定方法の手順を説明する。図８は、本発明に係る線膨張係数測定方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。まず、テストピース６を加熱する温度ＴＰが設定される（ステップＳ２０１）。そして、テストピース６がステップＳ２０１で設定された温度ＴＰに均一に加熱される（ステップＳ２０３）。 α = (LP−L0) / L0 (13)
Next, the procedure of the linear expansion coefficient measuring method according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart showing an example of the processing procedure of the linear expansion coefficient measuring method according to the present invention. First, the temperature TP for heating the test piece 6 is set (step S201). Then, the test piece 6 is uniformly heated to the temperature TP set in step S201 (step S203).

次いで、ステップＳ２０３で温度ＴＰに均一に加熱されたテストピース６が図１に示す測定対象物５と略同一の位置に配置される（ステップＳ２０５）。ここで、ステップＳ２０３及びステップＳ２０５が、特許請求の範囲に記載の「均一加熱工程」に相当する。次に、テストピース６の２つのマーク間（ここでは、マークＭ３とマークＭ４との間）の距離ＬＰが求められる（ステップＳ２０７）。このステップＳ２０７が、特許請求の範囲に記載の「測定工程」に相当する。そして、上記（１３）式によって、線膨張係数αが求められる（ステップＳ２０９）。このステップＳ２０９が、特許請求の範囲に記載の「係数算出工程」に相当する。次に、測定を終了するか否かの判定が行われる（ステップＳ２１１）。この判定は、例えば、２０℃から９００℃までの間の１０℃間隔の温度について、全て、線膨張係数αの測定が完了した場合に、終了すると判定される。ステップＳ２１１でＹＥＳの場合には、処理が終了される。ステップＳ２１１でＮＯの場合には、処理がステップＳ２０１に戻され、ステップＳ２０１以降の処理が繰り返し実行される。 Next, the test piece 6 that is uniformly heated to the temperature TP in step S203 is disposed at substantially the same position as the measurement object 5 shown in FIG. 1 (step S205). Here, step S203 and step S205 correspond to the “uniform heating process” described in the claims. Next, a distance LP between two marks of the test piece 6 (here, between the mark M3 and the mark M4) is obtained (step S207). This step S207 corresponds to the “measurement step” described in the claims. Then, the linear expansion coefficient α is obtained by the above equation (13) (step S209). This step S209 corresponds to a “coefficient calculation step” described in the claims. Next, it is determined whether or not to end the measurement (step S211). This determination is determined to end when the measurement of the linear expansion coefficient α is completed for all the temperatures at intervals of 10 ° C. between 20 ° C. and 900 ° C., for example. If YES in step S211, the process ends. If NO in step S211, the process returns to step S201, and the processes after step S201 are repeatedly executed.

図９は、線膨張係数αの測定結果の一例を示すグラフＧ１である。横軸は、テストピース６（又は、測定対象物５）の温度ＴＰであって、縦軸は、線膨張係数αである。 FIG. 9 is a graph G1 showing an example of the measurement result of the linear expansion coefficient α. The horizontal axis is the temperature TP of the test piece 6 (or the measurement object 5), and the vertical axis is the linear expansion coefficient α.

このようにして、測定対象物５と同一の材料からなり、少なくとも２つの位置にマークが描かれたテストピース６が、予め設定された温度ＴＰに均一に加熱されて、測定対象物３と略同一の位置に配置される。そして、テストピース６の２つのマークＭ３、Ｍ４間の距離ＬＰが求められ、求められた２つのマークＭ３、Ｍ４間の距離ＬＰから線膨張係数αが求められるため、上記の歪測定装置１００を用いて、容易に測定対象物５の温度ＴＰと線膨張係数αとの関係を求めることができる。 In this way, the test piece 6 made of the same material as the measurement object 5 and marked at at least two positions is uniformly heated to the preset temperature TP, and is substantially the same as the measurement object 3. Arranged at the same position. Then, the distance LP between the two marks M3 and M4 of the test piece 6 is obtained, and the linear expansion coefficient α is obtained from the obtained distance LP between the two marks M3 and M4. It is possible to easily obtain the relationship between the temperature TP of the measuring object 5 and the linear expansion coefficient α.

本実施形態では、第１ステレオカメラ２を用いて距離ＬＰが求められる場合について説明するが、第１ステレオカメラ２及び第２ステレオカメラ３の少なくとも一方を用いて距離ＬＰを求める形態であればよい。 In the present embodiment, the case where the distance LP is obtained using the first stereo camera 2 will be described. However, the distance LP may be obtained using at least one of the first stereo camera 2 and the second stereo camera 3. .

−サーモビュアの補正係数測定方法−
次に、図１０〜図１２を参照して、本発明に係るサーモビュア４の補正係数β（θ）の測定方法について説明する。図１０は、本発明に係るサーモビュア４の補正係数β（θ）の測定方法の一例を示す構成図である。図１０に示すように、本発明に係るサーモビュア４の補正係数β（θ）の測定方法は、上述の歪測定装置１００を用いて、サーモビュア４から測定対象物５に向かう視線方向と直交する面と測定対象物５の表面とのなす角である傾斜角θと補正係数β（θ）との関係を求めるものである。図１に示す測定対象物５に換えて、図１０に示すように、テストピース７を、図１に示す測定対象物５と略同一の位置に配置される。 -Measurement method of thermoviewer correction coefficient-
Next, a method for measuring the correction coefficient β (θ) of the thermoviewer 4 according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a configuration diagram showing an example of a method for measuring the correction coefficient β (θ) of the thermoviewer 4 according to the present invention. As shown in FIG. 10, the method for measuring the correction coefficient β (θ) of the thermoviewer 4 according to the present invention is a plane orthogonal to the line-of-sight direction from the thermoviewer 4 toward the measurement object 5 using the strain measuring device 100 described above. The relationship between the inclination angle θ, which is the angle between the measurement object 5 and the surface of the measurement object 5, and the correction coefficient β (θ) is obtained. In place of the measurement object 5 shown in FIG. 1, as shown in FIG. 10, the test piece 7 is arranged at substantially the same position as the measurement object 5 shown in FIG.

テストピース７は、測定対象物５と同一の材料からなり、円柱形に形成されている。そして、テストピース７は、予め設定された温度ＴＱ（例えば、６００℃）に均一に加熱されて、図１に示す測定対象物５と略同一の位置に配置される。この工程が、特許請求の範囲に記載の「均一加熱工程」に相当する。 The test piece 7 is made of the same material as the measurement object 5 and is formed in a cylindrical shape. Then, the test piece 7 is uniformly heated to a preset temperature TQ (for example, 600 ° C.), and is disposed at substantially the same position as the measurement object 5 shown in FIG. This step corresponds to the “uniform heating step” described in the claims.

次に、サーモビュア４によって、テストピース６の表面の温度ＴＳ（θ）の分布が検出される。この工程が、特許請求の範囲に記載の「検出工程」に相当する。ここで、傾斜角θは、サーモビュア４から測定対象物５に向かう視線方向と直交する面とテストピース６の表面とのなす角である。そして、検出された温度ＴＳ（θ）の分布から、次の（１４）式によって補正係数β（θ）が求められる。この工程が、特許請求の範囲に記載の「係数算出工程」に相当する。 Next, the thermoviewer 4 detects the distribution of the temperature TS (θ) on the surface of the test piece 6. This step corresponds to the “detection step” recited in the claims. Here, the inclination angle θ is an angle formed by the surface perpendicular to the line-of-sight direction from the thermoviewer 4 toward the measurement object 5 and the surface of the test piece 6. Then, from the distribution of the detected temperature TS (θ), the correction coefficient β (θ) is obtained by the following equation (14). This step corresponds to a “coefficient calculation step” described in the claims.

β（θ）＝ＴＳ（θ）／ＴＱ（１４）
次に、図１１を参照して本発明に係るサーモビュア４の補正係数β（θ）の測定方法の手順を説明する。図１１は、本発明に係るサーモビュア４の補正係数β（θ）の測定方法における処理手順の一例を示すフローチャートである。まず、テストピース７が温度ＴＱに均一に加熱される（ステップＳ３０１）。 β (θ) = TS (θ) / TQ (14)
Next, the procedure of the method for measuring the correction coefficient β (θ) of the thermoviewer 4 according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a flowchart showing an example of a processing procedure in the method for measuring the correction coefficient β (θ) of the thermoviewer 4 according to the present invention. First, the test piece 7 is uniformly heated to the temperature TQ (step S301).

次いで、ステップＳ３０１で温度ＴＱに均一に加熱されたテストピース７が図１に示す測定対象物５と略同一の位置に配置される（ステップＳ３０３）。ここで、ステップＳ３０１及びステップＳ３０３が、特許請求の範囲に記載の「均一加熱工程」に相当する。次に、サーモビュア４によって、テストピース７の表面における温度ＴＳ（θ）の分布が検出される（ステップＳ３０５）。このステップＳ３０５が、特許請求の範囲に記載の「検出工程」に相当する。そして、上記（１４）式によって、サーモビュア４の補正係数β（θ）が求められて（ステップＳ３０７）、処理が終了される。このステップＳ３０７が、特許請求の範囲に記載の「係数算出工程」に相当する。 Next, the test piece 7 that is uniformly heated to the temperature TQ in step S301 is disposed at substantially the same position as the measurement object 5 shown in FIG. 1 (step S303). Here, Step S301 and Step S303 correspond to the “uniform heating process” recited in the claims. Next, the thermoviewer 4 detects the distribution of the temperature TS (θ) on the surface of the test piece 7 (step S305). This step S305 corresponds to the “detection step” described in the claims. Then, the correction coefficient β (θ) of the thermoviewer 4 is obtained by the above equation (14) (step S307), and the process is terminated. This step S307 corresponds to a “coefficient calculation step” described in the claims.

図１２は、サーモビュア４の補正係数β（θ）の測定結果の一例を示すグラフである。図１２（ａ）は、傾斜角θと検出温度ＴＳ（θ）との関係を示すグラフＧ２であり、図１２（ｂ）は、傾斜角θと補正係数β（θ）との関係を示すグラフＧ３である。図１２（ａ）のグラフＧ２に示すように、傾斜角θの絶対値が大きい程、検出温度ＴＳ（θ）は低下する。また、図１２（ｂ）のグラフＧ３に示すように、傾斜角θの絶対値が大きい程、補正係数β（θ）は小さくなる。 FIG. 12 is a graph showing an example of the measurement result of the correction coefficient β (θ) of the thermoviewer 4. 12A is a graph G2 showing the relationship between the tilt angle θ and the detected temperature TS (θ), and FIG. 12B is a graph showing the relationship between the tilt angle θ and the correction coefficient β (θ). G3. As shown in the graph G2 in FIG. 12A, the detected temperature TS (θ) decreases as the absolute value of the inclination angle θ increases. Further, as shown in the graph G3 of FIG. 12B, the larger the absolute value of the inclination angle θ, the smaller the correction coefficient β (θ).

このようにして、測定対象物５と同一の材料からなる円柱形のテストピース７が、予め設定された温度ＴＱに均一に加熱されて、測定対象物５と略同一の位置に配置される。そして、サーモビュア４によってテストピース７の表面における温度ＴＳ（θ）の分布が検出され、検出されたテストピース７の表面における温度ＴＳ（θ）の分布から補正係数β（θ）が求められるため、歪測定装置１００を用いて、容易に測定対象物５の傾斜角θと補正係数β（θ）との関係を求めることができる。 In this way, the cylindrical test piece 7 made of the same material as that of the measurement object 5 is uniformly heated to the preset temperature TQ, and is arranged at substantially the same position as the measurement object 5. Then, since the thermoviewer 4 detects the distribution of the temperature TS (θ) on the surface of the test piece 7, and the correction coefficient β (θ) is obtained from the detected distribution of the temperature TS (θ) on the surface of the test piece 7, By using the strain measuring apparatus 100, the relationship between the inclination angle θ of the measurement object 5 and the correction coefficient β (θ) can be easily obtained.

本実施形態では、テストピース７が円柱形に形成されている場合について説明するが、テストピース７がその他の形状に形成されている形態でもよい。例えば、テストピース７が、平板状に形成されており、ｙ軸方向（図１０の紙面と直交する方向）と平行なテストピース７の中心軸を中心として、テストピース７を回転させて、傾斜角θを変化させながら、傾斜角θ毎のテストピース７の表面における温度ＴＳ（θ）を求める形態でもよい。この場合には、傾斜角θと補正係数β（θ）との関係を更に正確に求めることができる。 In the present embodiment, the case where the test piece 7 is formed in a cylindrical shape will be described, but the test piece 7 may be formed in other shapes. For example, the test piece 7 is formed in a flat plate shape, and is tilted by rotating the test piece 7 around the central axis of the test piece 7 parallel to the y-axis direction (direction orthogonal to the paper surface of FIG. 10). It is also possible to obtain the temperature TS (θ) at the surface of the test piece 7 for each inclination angle θ while changing the angle θ. In this case, the relationship between the inclination angle θ and the correction coefficient β (θ) can be obtained more accurately.

−他の実施形態−
本実施形態では、歪測定装置１００がコンピュータ１において実歪算出部１２、補正係数記憶部１４、温度補正部１５、膨張係数記憶部１６、熱自由歪算出部１７、及び、拘束歪算出部１８の機能部として構成されている場合について説明したが、実歪算出部１２、補正係数記憶部１４、温度補正部１５、膨張係数記憶部１６、熱自由歪算出部１７、及び、拘束歪算出部１８の機能部のうち、少なくとも１つの機能部が、電子回路等のハードウェアで構成されている形態でもよい。 -Other embodiments-
In the present embodiment, the strain measurement apparatus 100 includes the actual strain calculation unit 12, the correction coefficient storage unit 14, the temperature correction unit 15, the expansion coefficient storage unit 16, the thermal free strain calculation unit 17, and the constraint strain calculation unit 18 in the computer 1. The actual strain calculation unit 12, the correction coefficient storage unit 14, the temperature correction unit 15, the expansion coefficient storage unit 16, the thermal free strain calculation unit 17, and the constraint strain calculation unit are described. Of the 18 functional units, at least one functional unit may be configured by hardware such as an electronic circuit.

本発明は、測定対象物の熱歪を測定する歪測定装置、線膨張係数測定方法、及び、サーモビュアの補正係数測定方法に利用することができる。 The present invention can be used in a strain measuring device, a linear expansion coefficient measuring method, and a thermoviewer correction coefficient measuring method for measuring the thermal strain of a measurement object.

１００歪測定装置
１コンピュータ
１１画像取得部
１２実歪算出部（実歪算出手段）
１３温度取得部
１４補正係数記憶部（補正係数記憶手段）
１５温度補正部（温度補正手段）
１６膨張係数記憶部（膨張係数記憶手段）
１７熱自由歪算出部（熱自由歪算出手段）
１８拘束歪算出部（拘束歪算出手段）
２第１ステレオカメラ
３第２ステレオカメラ
４サーモビュア
５測定対象物
６テストピース
７テストピース DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Strain measuring apparatus 1 Computer 11 Image acquisition part 12 Actual distortion calculation part (Actual distortion calculation means)
13 Temperature acquisition unit 14 Correction coefficient storage unit (correction coefficient storage unit)
15 Temperature correction unit (temperature correction means)
16 Expansion coefficient storage unit (expansion coefficient storage means)
17 Thermal free strain calculation unit (thermal free strain calculation means)
18 Constraint strain calculation unit (constraint strain calculation means)
2 First stereo camera 3 Second stereo camera 4 Thermoviewer 5 Measurement object 6 Test piece 7 Test piece

Claims

A strain measuring device for measuring thermal strain of a measurement object,
A first stereo camera that generates a first stereo image of the measurement object;
A second stereo camera disposed at a position separated from the first stereo camera and generating a second stereo image of the measurement object;
Seeking a three-dimensional shape of the measurement object from the first stereoscopic image and the second stereoscopic image, and the actual distortion calculating means for calculating the actual strain,
A thermoviewer for detecting a temperature distribution of the measurement object;
A free thermal distortion calculating means for calculating the temperature distribution or al thermal free distortion detected by the thermoviewer,
Constraint strain calculation means for obtaining, as a constraint strain, a difference obtained by subtracting the thermal free strain calculated by the thermal free strain calculation means from the actual strain calculated by the actual strain calculation means, Strain measuring device.

The strain measuring apparatus according to claim 1,
The distortion measuring apparatus, wherein the thermoviewer is disposed in proximity to the first stereo camera or the second stereo camera.

In the strain measuring device according to claim 1 or 2,
An expansion coefficient storage means for storing the linear expansion coefficient of the measurement object and the temperature of the measurement object in association with each other;
The thermal free strain calculation means reads out the linear expansion coefficient corresponding to each temperature included in the temperature distribution detected by the thermoviewer from the expansion coefficient storage means and obtains the thermal free strain. measuring device.

In the distortion measuring device according to any one of claims 1 to 3,
Each temperature included in the temperature distribution detected by the thermoviewer is corrected in association with an inclination angle that is an angle formed by a surface perpendicular to the line-of-sight direction from the thermoviewer toward the measurement object and the surface of the measurement object. Correction coefficient storage means for storing a correction coefficient to be
The inclination angle is obtained from the three-dimensional shape of the measurement object obtained by the actual distortion calculation means, the correction coefficient corresponding to the obtained inclination angle is read from the correction coefficient storage means, and the read correction coefficient A temperature correcting means for correcting the temperature distribution detected by the thermoviewer, and
The thermal free strain calculation means obtains the thermal free strain from the temperature distribution corrected by the temperature correction means.

A linear expansion coefficient measuring method for obtaining a relationship between a temperature of the measurement object and a linear expansion coefficient using the strain measuring device according to any one of claims 1 to 4,
A test piece made of the same material as the measurement object and having a mark drawn in at least two positions is uniformly heated to a preset temperature and is arranged at substantially the same position as the measurement object. Heating process;
A measurement step of obtaining a distance between two marks drawn on the test piece using at least one of the first stereo camera and the second stereo camera;
A coefficient calculation step for obtaining a linear expansion coefficient from a distance between two marks obtained in the measurement step, and repeatedly calculating a relationship between the temperature of the measurement object and the linear expansion coefficient. To measure linear expansion coefficient.

Using the strain measuring device according to any one of claims 1 to 4, an angle formed by a surface perpendicular to a line-of-sight direction from the thermoviewer toward the measurement object and a surface of the measurement object. A thermoviewer correction coefficient measurement method for obtaining a relationship between an inclination angle and the thermoviewer correction coefficient,
A uniform heating step made of the same material as the measurement object, and uniformly heating the cylindrical test piece to a preset temperature, and disposing the test piece at approximately the same position as the measurement object;
A detection step of detecting a temperature distribution on the surface of the test piece by the thermoviewer;
A coefficient calculation step of obtaining a correction coefficient from the temperature distribution of the surface of the test piece detected in the detection step, thereby obtaining a relationship between the inclination angle of the measurement object and the correction coefficient. Method for measuring the correction coefficient of the thermoviewer.